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菌体浓度测定方法:从显微镜到立体成像的科学抉择
来源: 浏览 13 次 发布时间:2025-10-14
在微生物学研究与工业应用中,菌体浓度的准确测定是支撑一切工作的基石。无论是评估发酵进程、研究生长曲线,还是进行病原体检测,一个可靠的数据点往往始于对“单位体积内有多少菌”这一基本问题的回答。然而,回答这个问题的方法却并非单一,它们如同一套功能各异的工具,各有其适用的场景与固有的局限。
本文将系统梳理主要的菌体浓度测定方法,并深入探讨其技术内核与实用边界,帮助实验者在纷繁的技术中做出最明智的选择。
一、直接计数法:快速捕捉宏观总量,从二维到三维的进化
直接计数法的核心优势在于“直接”与“快速”。它无需培养,能够直接对样品中的微生物颗粒进行统计,从而在最短时间内给出总菌数的估计。
细菌计数板法是这一领域的经典技术。其依赖一种带有精密刻度与固定深度计数池的特制载玻片。将菌悬液滴加于计数池后,在显微镜下对特定方格内的菌体进行计数。这种方法设备简单、成本低廉,且能同时观察菌体形态。但其最大局限在于无法区分活菌与死菌,且计数过程耗时耗力,主观性较强。传统的计数板仅能提供一个极薄的二维观察层面,对于非均匀分布的菌悬液,计数结果的代表性容易受到质疑。
近年来,一种创新的技术试图从根本上解决传统计数板的这些痛点。例如,µCount3D微生物立体计数仪采用了一次性使用的微流控芯片替代传统的玻璃计数板。其核心原理是通过精密的流道设计,将样品均匀地约束在一个已知高度和宽度的三维立体空间内。
这意味着,仪器不再只观察一个薄层,而是能对整个样品腔内的所有菌体进行快速的全景扫描和三维成像。通过高分辨率的成像系统和自动分析软件,系统可以瞬间识别并统计视野内所有颗粒的数量,彻底避免了二维观察带来的分布误差和焦距切换的人工操作偏差。
电子计数器计数法则代表了直接计数的另一种现代化进展。其原理类似于血细胞分析仪:菌悬液通过一个微孔时,每个菌体引起的微小电阻变化会被记录为一个电脉冲。这种方法速度快、自动化程度高。然而,它同样无法区分死活菌,并且任何与菌体大小相近的颗粒都会被计入,对样品纯净度要求极高。相比之下,基于三维成像的原理不仅能计数,还能提供菌体的形态学信息,进行更复杂的分析。
二、活菌计数法:聚焦具有生命活力的群体
在多数实际应用中,91免费福利导航更关心的是具有繁殖能力的活菌数量。活菌计数法通过“只有活菌才能生长形成可见菌落”这一基本原理,来实现对活菌群体的特异性计数。
稀释平板计数法是最常用、最经典的活菌计数方法。其操作流程包括将样品进行一系列十倍比稀释,选择适宜稀释度的菌液涂布于平板培养基,经培养后计数菌落数(CFU)。该方法结果直观、可靠,但耗时漫长(通常需要24-48小时),且只能计数那些能在特定条件下生长的微生物。
薄膜过滤计数法是对稀释平板法的补充与优化,尤其适用于菌体浓度极低的样品。它通过微孔滤膜过滤大量样品,将菌体富集在滤膜表面再培养计数。此法大大提高了检测灵敏度。
三、比浊法:便捷相关的间接推算
比浊法是基于菌体悬浮液对光的散射作用来间接估算菌体浓度。浊度与菌体浓度在一定范围内呈正相关。
麦氏比浊法是一种简便的目视比浊法。它使用硫酸钡悬液作为浊度标准管进行比对。此法快捷,常用于临床药敏试验中快速配制标准菌液,但精度较低,且不适用于颜色较深或含有不溶性颗粒的样品。
光电比浊法是麦氏比浊法的仪器化与精确化。它使用分光光度计测量菌悬液的光密度(OD值)。此法操作简便、瞬时读数,是实验室监控微生物生长的最常用手段。但必须注意,标准曲线具有菌种特异性,且高浓度时需稀释以避免偏离线性区间。
四、重量法与特殊计数法
对于某些特殊情况,上述方法可能不再适用,此时需要更专门的技术。
重量法适用于菌体浓度极高的样品,尤其是丝状真菌。它分为湿重法和干重法。干重法排除了水分干扰,结果更准确,但流程耗时较长。重量法反映的是菌体的生物量总量,无法得知活菌数或个体数量。
颜色改变单位法(CCU法)则是一种基于微生物代谢活性的稀释终点法。特别适用于不易在固体培养基上生长的微生物,如支原体。CCU法提供的是相对含量而非绝对数量,但其灵敏度高,在特定研究领域不可或缺。
结论:技术革新如何重塑方法选择格局
回望各类菌体浓度测定技术,从依靠肉眼的古典计数,到利用光散射的比浊分析,再到基于代谢活性的现代方法,每一种方法都是特定需求与技术条件相结合的产物。而新一代三维成像计数技术的出现,正在重新定义直接计数法的精确度和效率上限。
选择方法时,实验者必须进行一系列权衡:是需要总菌数还是活菌数?对速度、成本、样品特性以及结果精确度的要求如何?当实验要求对原始菌悬液进行快速、客观、且能保留形态学信息的绝对计数时,现代化的三维立体计数方案提供了一个值得关注的新选项。
理解每种方法的核心原理、操作要点及其固有的优缺点,是做出正确选择的前提。在现代化的实验室中,往往需要多种方法相互补充、相互验证。这种基于深刻理解的综合运用,正是微生物学实验艺术与科学的精髓所在。